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'3-第三讲-固溶体及液态金属凝固课件 薛小怀副教授合金的相结构纯金属：物理、化学性能良好，力学性能差。价格昂贵、种类有限。合金：两种或两种金属与金属或与非金属元素组成具有金属性质的物质。强度、硬度、耐磨性高，是工程上使用得最多的金属材料。比如：黄铜（Cu+Zn）、钢（Fe+C）、铝合金等。2 薛小怀副教授固溶体的几个基本概念组元：组成合金的元素，或稳定化合物。根据组元的多少合金可分为二元合金、多元合金。相：组元之间相互作用形成具有同一化学成分、同一结构和原子聚集状态，并以界面互相分开的、均匀的组成部分。相可以分为固溶体和金属化合物。3 薛小怀副教授固溶体的溶解度：溶质原子溶入固溶体的极限浓度。据此可以分为有限固溶、无限固溶。影响溶解度的因素有原子尺寸、晶格类型、电化学性质以及电子浓度等。7 薛小怀副教授由于溶质原子尺寸与溶剂原子不同，其晶格都会产生畸变。由于晶格畸变增加了位错移动的阻力，使滑移变形难以进行，因此固溶体的强度和硬度提高，塑性和韧性则有所下降。这种通过溶入某种溶质元素来形成固溶体而使金属的强度、硬度提高的现象称为固溶强化。固溶体的性能8 薛小怀副教授金属化合物是合金组元间相互作用所形成的一种晶格类型及性能均不同于任一组元的合金固相。一般可用分子式大致表示其组成。金属化合物一般有较高的熔点、较高的硬度和较大的脆性。合金中出现化合物时，可提高强度、硬度和耐磨性，但降低塑性。金属化合物9 薛小怀副教授周期表上相距较远，电化学性质相差较大的两元素容易形成正常价化合物。其特点是符合一般化合物的原子价规律，成分固定，并可用化学式表示。如Mg2Pb、Mg2Sn、Mg2Si、MnS等。性能特点：高的硬度和脆性。弥散分布于固溶体基体中时，将起到强化相的作用，使合金强化。（1）正常价化合物10 薛小怀副教授由第Ⅰ族或过渡族元素与第Ⅱ至第Ⅴ族元素结合而成的。它们不遵循原子价规律，而服从电子浓度规律。电子浓度指合金中化合物的价电子数目与原子数目之比。性能特点：高的熔点和硬度，但塑性较低，一般只能作为强化相存在于合金特别是有色金属合金中。（2）电子化合物11 薛小怀副教授由过渡族金属元素与碳、氮、氢、硼等原子半径较小的非金属元素形成的金属化合物。根据组成元素原子半径比值及结构特征的不同，可将间隙化合物分为间隙相和具有复杂结构的间隙化合物。（3）间隙化合物12 薛小怀副教授当非金属原子半径与金属原子半径比值小于0.59时，形成具有简单晶格的间隙化合物，称为间隙相，如TiC、TiN、ZrC、VC、NbC、Mo2N、Fe2N等。性能特点：极高的熔点、硬度和脆性，而且十分稳定，是高合金工具钢的重要组成相，也是硬质合金和高温金属陶瓷材料的重要组成相。间隙相13 薛小怀副教授当非金属原子半径与金属原子半径的比值大于0.59时，形成具有复杂结构的间隙化合物。如钢中的Fe3C、Cr23C6、Fe4W2C、Cr7C3、Mn3C等。Fe3C称为渗碳体，具有复杂的斜方晶格。具有复杂结构的间隙化合物14 薛小怀副教授具有很高的熔点、硬度和脆性，但与间隙相相比要稍低一些，加热时也易于分解。这类化合物是碳钢及合金钢中重要的组成相。金属化合物也可以溶入其它元素的原子，形成以金属化合物为基的固溶体。具有复杂结构的间隙化合物性能特点：15 薛小怀副教授纯金属的结晶金属由液态转变为晶体状态的过程称为结晶或一次结晶。把一种固态转变为另一种固态称为二次结晶。液态金属一般为非晶态，并非完全无序排列，在很小范围内有序，即近程有序，远程无序。液态金属结构示意图16 薛小怀副教授结晶过程能量状态与温度的关系：结晶过程是一个自发过程，所以该过程是高能状态向低能状态的转变。17 薛小怀副教授液态金属结晶的热力学条件液态金属的结晶是系统降低自由能的自发进行的过程。系统的自由能G可由下式表示：H为焓、T为绝对温度、S为熵18 薛小怀副教授在温度T0处GL＝GS，固、液两相处于热力学平衡状态。T0即为纯金属的平衡结晶温度。纯金属液、固两相体积自由能与温度的关系19 薛小怀副教授当T>T0时，GLGS，结晶才可能自发进行。这时两相自由能的差值ΔG就构成相变（结晶）的驱动力：△GL→S＝GL－GS＝（HL－HS）－T（SL－SS）。20 薛小怀副教授一般结晶都发生在金属的熔点附近，故焓与熵随温度的变化可以忽略不计，则有HL－HS＝L,SL－SS＝△S，其中，L为结晶潜热、△S为熔化熵。当T＝T0时,△GL→S＝L-T0△S＝0，所以有△S＝L/T0。因此，可得：21 薛小怀副教授△T=T0-T，为过冷度。对于给定金属，L与T0均为定值，故△GL→S仅与△T有关。因此，液态金属结晶的驱动力是由过冷提供的，过冷度越大，结晶驱动力也就越大。过冷度为零时，驱动力就不复存在。所以液态金属不会在没有过冷度的情况下结晶。22 薛小怀副教授系统的自由能变化由两部分构成，液相与固相的体积自由能之差，它是相变的驱动力；另一部分是出现了界面使系统增加了表面能，它是相变的阻力。前者与晶胚半径的三次方成正比，后者与其平方成正比。23 薛小怀副教授在液体中，由于形成不同半径的球形晶胚所引起的自由能变化的示意图。晶胚半径r较小时，表面能占优势；r较大时负值的体积自由能变化占优势。24 薛小怀副教授当温度低于T0时，晶胚半径r大于临界半径r*时，晶胚才是稳定的。比临界半径更小的晶胚如果要继续长大，则相应的自由能也要增加，不符合热力学条件所以是不可能的。即小于r*的晶胚要分解，大于r*的晶胚可以继续长大。下面来求出临界半径r*：25 薛小怀副教授对r求导数，并令其等于0，即可得出临界形核半径r*:26 薛小怀副教授表明临界半径r*与过冷度成反比，即过冷度越大，形成晶核的晶胚的临界半径越小。27 薛小怀副教授过冷度愈大，液态和固态之间能量状态差就愈大，促使液体结晶的驱动力就愈大。只有当结晶的驱动力达到一定值时，结晶过程才能进行。所以，结晶的必要而且充分条件是具有一定的过冷度，冷速越大，过冷度越大。28 薛小怀副教授在液态物质的冷却过程中，可以用热分折法来测定其温度的变化规律，即冷却曲线。在T0温度以上时．液态金属的温度是均匀下降的。当冷却到低于T0的某一个温度时，液态物质开始结晶，并不断放出结晶潜热，保持系统温度不变，即在曲线上出现“平台”。结晶完毕后，温度继续均匀下降。纯金属的冷却曲线29 Theend!Thanksforattention!30 人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。 就这样慢慢长大 一、认真审清题意　题目是“就这样慢慢长大”，很显然，这个题目缺少主语，我们在审题的时候，首先要做的第一个事情就是试着给它加一个主语，而这个主语可以是人，也可以是物。比如，既可以写“我”在妈妈的细心呵护下慢慢长大，也可以写一棵小树在“我”的细心呵护下和我一起慢慢长大。接着是审清“这样”所指代的内容，经过分析，我们觉得“这样”指代的内容是宽泛的，学生是容易把握的。比如，既可以写亲人的关爱、师长的教诲、成功的经验、失败的教训，也可以写一种无形的精神、力量、意志等，这是“长大”的形式。最后是必须弄清楚“慢慢长大”，应该说，这里重在强调的是一个过程，而这个长大的过程，就像一粒种子发芽一样，需要一定的养分才能完成，所以这里长大的过程不仅是年龄的增加，身材的增高，而且应该是习惯的养成，思想的成熟，心灵的成长，心智的成长……而这一点恰恰应该是审题的重点。 二、确立写作文体　很显然，从文题的题眼“慢慢长大”，我们可以确定这是一篇写人记事的记叙文，记叙的重点应该是“长大”的过程，在“长大”的过程中，既有成功的经验，也有失败的教训，就是在成功的经验和失败的教训中，考生慢慢成长起来，从而日益积累起生活的积淀，让思想成熟，让心灵成长。既然是记叙文，就应当按照记叙文的文体要求进行操作，一定要交代事情的起因、经过和结果，这样才能体现出“慢慢长大”的过程。当然，也可以写成议论文，但是由于绝大多数考生在材料积淀方面相对比较薄弱，所以我觉得还是不要从议论文这个角度去完成这篇考场作文。 三、把握材料取舍　我们知道，在长大的过程中，一定遇到过不少事情，但是是不是每件事情都得写，很显然是不对的，因为一方面要受到考场时间的限制，另一方面也是这篇考场作文所不容许的。这就要求我们在材料的取舍上一定要注意详略得当，最能体现长大的那件事应该重点写，然后做到以点带面。所以，我们在完成篇考场作文的时候，一定要注重从个体现象的叙述到生活的提升，一定要注意由点及面的展开，以点带面，将“面”铺开，点面结合，也就是说对事情的界定远不能仅仅停留在事情的表面，而应该注重从这件事推广到这类事，只有这样，才能使文章更有深度，更有力度，也更有普遍性和典型性。 那脚步声渐近渐响，却分明听得出鲜明的沧桑感。我知道，是奶奶。我即刻起身去开门，迎上奶奶还未来得及隐去的惊讶，在布满皱纹的脸上慢慢演变成关切的笑容。　“哦，孙女！我是想来问问你晚上做作业会不会饿，要不要我帮你拿些零食来。”“奶奶，没事，我不饿，你早些睡觉吧。我只做一会儿，马上就去睡觉。”奶奶带着些许担心、些许欣慰转身走了。坐下来，拿起笔，继续我未完成的作业……写完最后一个字，收起文具，想再读一会儿政治书，才觉上下眼皮有点互相吸引的趋势。于是，轻轻叹了一声，还是明天早上起来读吧。熄了灯，走进卧室。开灯的瞬间，看到柜子上齐整地摆着一堆面包、饼干之类的零食。似乎还真有点饿，端起旁边的牛奶，又吃了个面包，终抵消了食欲，打算好好睡觉了。躺上床上，正酝酿一份平静的心情来进入梦乡。忽然隐隐约约中又听到一阵脚步声，很轻很轻，但还是被我捕捉到了。 奶奶走得更轻了，是担心打扰我吧。脚步声渐近，却没有变响，只是那份沧桑感更明显了。听得出来，走得很小心、很谨慎，像是生怕稍重的脚步声会打破这片水晶般澄清纯脆的安静。停下了，转身了，脚步声又渐渐远去、最终让我不再捕捉得到了。心中的安宁不再，思绪随着脚声的消失而飘远……奶奶走得更轻了，是担心打扰我吧。零食是奶奶准备的吧……突然察觉到，奶奶的脚步声轻到让我不仔细捕捉都听不到了。谁知道在我躺在床上之前，她悄悄来看过我几回，谁知道，在我进卧室之前，她把那杯温热的奶热过几回。原来，我的思想太狭隘了，满心以为只要我认真学习，他们便一定都得到满足，他们是爱我的，他们希望我上进，但并不是爱我的认真学习，他们要我一切都好。奶奶的脚步声，我尽力从记忆的声浪中回想。很小很小的时候，我就是伴着奶奶的脚步声渐渐长大，如今奶奶的脚步声虽然没有小时候那般有力，但是一样让我感到温馨，感到亲切…… 枕着深深的亲情，因为爱，我在人生的路上，行走、跌倒、站稳、成功，莞尔一笑，连睡梦中的呼吸都是甜蜜的……梦里的脚步是轻盈的，也是沧桑的……但是就在这样的脚步声中，我慢慢长大了。我也慢慢学会让奶奶的脚步声变得更轻了，是因为奶奶的身边多了我的搀扶……【点评】脚步的渐近，是爱的渐深；脚步声的渐轻，是亲情的渐浓。脚步声诠释着奶奶的爱，若不是为关心、为爱所动，它又怎能牵动“我”的心灵呢？就是伴着这样的脚步声，就是在这样的脚步声中，考生慢慢长大了。构思精巧，语言优美，字里行间透露出“我”与奶奶间的深厚亲情，由此可见作者一颗细腻而敏感的心，的确难得。文章朴实自然，结构清晰，紧扣文题，洋溢着亲情之美，实属一篇难得的考场佳作。 “爸！妈！我回来了！”我推开门，兴冲冲地叫着，“我获奖了，我的《劳动的滋味》获得了学校作文竞赛二等奖！”我一边炫耀着自己的成绩，一边把鼓鼓一包脏衣服扔在一旁。　　“是吗？”爸爸点了点头，一眼瞥见那鼓鼓的一包脏衣服，脸上顿时晴转多云。“这是什么？”他问道。“哦，这是上一周换下来的脏衣服，带回来让妈洗的。”我一边漫不经心地回答，一边喜滋滋地从书包里拿出那本获奖证书，打开后，送到爸爸面前。谁知爸爸没瞧上一眼，把手中正看着的一本书往桌一丢：“获得了个二等奖连衣服都懒得洗了？你知道劳动的滋味是什么？你也不小了，该学会自己洗衣服！”爸爸指着那包衣服看着我。　我一下子惊呆了，本想得到一番夸奖，谁知得到的竟是这样的“犒赏”，再说，我平时的脏衣服，不也常常带回来了吗？一肚子委屈涌入眼眶，泪水顺着脸颊滴到了那本打开的荣誉证书上…… “哎，你也真是的，怎能责怪孩子呢？他在学校里学习也够忙的，这衣服就让我来洗吧！”妈丢下手中的活儿，拿来盆准备搓洗。爸爸见我还在一旁，责怪妈妈说：“你把衣服放下，今天让他尝尝劳动的真正滋味！”我再也受不了，冰凉的水，如针刺般地折磨着我白嫩的手指，钻心的难受……　　下午，妈妈回校给毕业班学生补课去了，我正气鼓鼓地坐在桌旁做作业。这时爸爸来了，他拿出钥匙，打开办公桌里面那个不常打开的抽屉，从抽屉的最底层，拿出一叠发黄的奖状，放到我面前。　　“先进教师”，“优秀教育工作者”、“优秀班主任”一个个鲜红的大字一下跃入我的眼帘。爸爸指着这叠奖状对我说：“你看看这些奖状吧，都是你妈妈的，你以前知道她获过这些奖吗？她得了奖，把所有的荣誉都锁在这抽屉里，然后不声不响地做着家务，既要照顾你奶奶，还要照顾你上学，是多么不容易啊！” 我关上房门，一件件熟悉的往事涌上心头——　　妈妈教小学毕业班语文，又兼班主任，常常备课、批改作业到深夜，既要关心学生的学习，又要关心学生的生活，每次回家她都默默地干这干那，那双手都裂开了，像松树皮似的。可她从不说自己取得了什么成绩，得到了什么荣誉，也无一句埋怨的话。她常常鼓励我要做默默无闻的小蜜蜂，不要做大吵大闹的知了。　　她像无数母亲一样，勤劳、善良、朴实，用自己的行动，无声地教育着下一代；而我得了小小的二等奖，却飘飘欲仙了，这多么叫人惭愧呀。想到这些，我连忙把自己的那本荣誉证书和妈妈的奖状一同锁进了抽屉里。　　从那以后，我不仅先后多次获得作文比赛一等奖，而且在一次次劳动竞赛中获得组织奖，每当妈妈听到这样的好消息时，总是不时地在我的耳边说：我们家妞妞慢慢长大了。　是的，就是在爸爸、妈妈的潜移默化中，我慢慢长大了……从这篇考场作文来看，我觉得这是一个会用脑子写作文的考生，首先开头的获奖经历，让阅卷老师知晓这是一个不错的孩子，那么获奖之后会出现什么样的情况呢？文章巧妙转换，借助于爸爸的行动，让孩子在潜移默化中受到教育，慢慢长大，既切合主题，又突出中心。尤其是结尾处“从那以后，我不仅先后多次获得作文比赛一等奖，而且在一次次劳动竞赛中获得组织奖”一句的交代，更是让文章的主题得以深化。 那天，我和妈妈整理了我的房间。在这过程中，我们找到了许多对象来证明我慢慢长大。　　物件一：一岁穿的衣服　　打开大衣橱，翻了一阵，突然发现了一件小小的连衣裤。这件连衣裤是乳白色的，上面有颗颗红色的纽扣。白色底面衬的红纽扣更加鲜艳，宛如皑皑白雪上撒上了朵朵红花。“这是我一岁时穿的衣服啊!”我将衣服高高举起，问妈妈：“真的是我的吗?怎么这么小啊!”妈妈直起腰，笑吟吟地说：“是啊，当时你多小啊，现在已经长这么高了!”也的确，我现在已经一米六九点三了，拿起那件连衣裤再生上比划比划，哈哈，昔日的连衣裤现在做上衣还嫌短呢!一岁穿的衣服见证了我身体成长的过程。 物件二：以前跳芭蕾时穿的舞鞋　　在一个箱子里，我发现了一个装有以前我练芭蕾时的服饰的包包。里面有一件舞衣和几双舞鞋。我拿起一双舞鞋细细观察，它前面的部分已经磨损了，露出了里面的内衬。我不由得想到我穿着这双舞鞋通过了2至5级的考试，穿着它做过无数个划圈、小踢腿等动作。更重要的是，我就试穿着这双舞鞋学会下腰的。无数次向后仰，无数次跌下，无数次汗水浸透了衣衫，但最后的成功总能让人喜悦。以前跳芭蕾时穿的舞鞋见证了我学会坚持的过程。 物件三：装满玩玩闹闹东西的小包妈妈拖出一个储物袋，里面装着一个黄色的，手工制成的小包。打开包，里面有三个玩具手机，一个装满假钱的皮夹子，一个写满了奇奇怪怪人名的通讯录及一些随手编的号码的通讯录，一个装满“碎银子”的钱袋，打开来，里面全是羽毛毽子下面的圆环。看了这些，我不禁哑然失笑，不瞒大家，这些东西，我六年级上学期还在那里摆弄呢!但现在，我钟情于武侠小说，这些就被我丢在一旁了。这个暑假我里长大又进了一步，这个装满玩玩闹闹东西的小包见证了我丢下幼稚的过程。从这次整理中，我发现了自己长大的过程。是啊，我就这样慢慢的长大了!'